本书围绕生态种植屋面隔热性能及其低碳节能技术展开系统的实验研究和理论分析。在介绍生态种植屋面隔热机理及现有隔热模式存在问题的基础上，通过实验测试研究了种植屋面隔热材料性能、种植模块隔热性能和足尺寸建筑模式下的种植屋面隔热性能，并通过实验和理论计算分析了种植模块的蒸发冷却特性，同时分析了复合式种植屋面经济及环境效益。基于卷积神经网络、长短时记忆神经网络和麻雀搜索算法，构建了种植屋面热性能预测模型，并对模型的预测精度和适用性进行了全面评估。
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毕业于中山大学热物理与能源利用技术专业，获理学博士学位。广东工业大学教授云计算中心科技奖人才奖，中国电子节能技术协会，2020年。广东省暖通空调制冷学会副主任，广东省制冷学会监事长广东省制冷学会监事长、广州市第十五届人大城乡建设环境与资源保护委员会特聘专家、中国石油化工设计技术委员会委员、广东省净化空调与设备标准化委员会委员
目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 生态种植屋面的概念 1
1.2 国内外研究现状及发展动态 1
1.2.1 隔热节能效应 1
1.2.2 生态环境效应 8
1.2.3 蒸发冷却特性 10
1.2.4 架空通风屋面 11
1.2.5 蓄水屋面 12
1.2.6 种植屋面 14
1.2.7 复合式种植屋面 15
1.3 生态种植屋面的隔热机理及其评价 16
1.3.1 生态种植屋面的隔热机理 16
1.3.2 生态种植屋面隔热机理的复杂性 17
1.3.3 生态种植屋面存在的技术难点 19
1.4 建筑生态节能改造需求 19
1.5 种植屋面模块化的应用需求 20
1.6 现有屋面隔热模式存在的问题 21
1.6.1 架空通风屋面存在的问题 21
1.6.2 蓄水屋面存在的问题 23
1.6.3 种植屋面存在的问题 24
第2章 种植屋面隔热材料性能测试研究 26
2.1 实验测试模块构造及材料 26
2.2 材料基本性能测试 27
2.2.1 材料容重及比重 28
2.2.2 材料孔隙率 30
2.2.3 材料粒径分布 32
2.2.4 饱和渗透系数 35
2.3 防护热箱的研制 36
2.4 防护热箱的标定 37
2.4.1 实验标定方案 37
2.4.2 标定方法及设备 37
2.4.3 测点布置 38
2.5 实验测试结果及分析 39
2.5.1 含湿状态实验测试结果 39
2.5.2 等效导热系数测试结果 41
2.5.3 测试结果分析 45
2.6 热工性能的对比测试 46
2.6.1 测试基本情况 46
2.6.2 模块构造及实验测试系统 46
2.6.3 测试环境及初始条件 49
2.6.4 传热特征分析与讨论 50
2.6.5 传热参数计算分析 53
2.7 本章小结 55
第3章 种植模块隔热性能的实验研究 56
3.1 模块化对比实验测试的特点 56
3.2 生态种植屋面的营造 56
3.3 对比试验测试平台的建立 57
3.3.1 第一期建立情况 57
3.3.2 第二期建立情况 58
3.4 实验测试仪器及设备 59
3.4.1 温度和热流测量 59
3.4.2 空气温度和相对湿度测量 59
3.4.3 太阳辐射强度测量 60
3.4.4 室外风速测量 60
3.4.5 土壤含水量测量 60
3.5 模块构造材料及测点布置 61
3.6 植被生长情况 63
3.7 气象参数及隔热效应分析 64
3.7.1 气象参数 64
3.7.2 隔热效应分析 65
3.8 底面温度及室外空气温度 71
3.8.1 增温量对比分析 71
3.8.2 温差特性分析 72
3.9 衰减特性及蒸发所引起的温度降低效应分析 78
3.9.1 衰减特性分析 78
3.9.2 蒸发所引起的温度降低效应分析 81
3.10 本章小结 85
第4章 种植模块蒸发冷却特性的实验研究 86
4.1 对比测试模块的构造及建立 86
4.2 实验测试方法及仪器 87
4.3 初始条件的控制及误差分析 88
4.3.1 初始条件控制 88
4.3.2 数据读取问题 89
4.3.3 测试误差分析 90
4.4 测试数据的选取及气象参数 90
4.5 蓄水模块蒸发冷却及热特性实验结果与讨论 91
4.5.1 蓄水模块蒸发率结果与讨论 91
4.5.2 蒸发热流及计算模型讨论 97
4.5.3 蒸发换热系数 101
4.5.4 蓄放热特性 104
4.5.5 对流换热特性 106
4.6 种植模块的蒸发冷却特性实验结果 108
4.6.1 蒸发率昼夜变化规律 108
4.6.2 植被对蒸发率的影响 111
4.6.3 初始含湿量对蒸发率的影响 113
4.6.4 蒸发系数与蒸发率 114
4.6.5 蒸发率逐时变化规律 117
4.6.6 蒸发率与气象参数的关联性 119
4.6.7 蒸发换热系数测试 125
4.6.8 蒸发散热的影响因素讨论 128
4.6.9 蒸发冷却效应的贡献率问题 132
4.7 表面热平衡及热特性分析 133
4.7.1 热平衡方程的构成 133
4.7.2 各热流计算及比例 134
4.7.3 高辐射模拟环境下热流分配特征 140
4.7.4 结果分析与讨论 142
4.8 本章小结 143
第5章 种植模块蒸发冷却特性的理论计算分析 144
5.1 土壤水分运动机理及蒸发过程 144
5.1.1 水分在土壤中的存在形态 144
5.1.2 土壤中的水分蒸发过程及其控制模型 144
5.2 其他蒸发模型研究 147
5.2.1 Gardner模型 147
5.2.2 王康模型 147
5.2.3 赵鸿雁模型 148
5.2.4 张富仓模型 148
5.3 土壤模块蒸发模型的建立及验证 149
5.3.1 蒸发机理分析 149
5.3.2 土壤模块蒸发模型的建立 150
5.3.3 参数的确定及模型验证 152
5.3.4 模型误差分析 155
5.4 种植模块蒸发模型的建立及验证 156
5.4.1 蒸发机理分析 156
5.4.2 模型建立的思路 157
5.4.3 植被作用系数的确定 158
5.4.4 模型验证及分析 158
5.5 Penman-Monteith模型计算及比较 159
5.5.1 Penman-Monteith模型 159
5.5.2 土壤表面蒸发率及总蒸散率 162
5.5.3 理论计算值与实验测试值的对比 163
5.5.4 气象因子及其他参数的影响 166
5.6 本章小结 168
第6章 足尺寸建筑模式下种植屋面隔热性能实验 170
6.1 对比测试房间及植被构造 170
6.1.1 对比测试房间情况 170
6.1.2 种植屋面构造 171
6.2 实验仪器及测点布置 172
6.2.1 测点布置 172
6.2.2 测试仪器及设备 173
6.3 天气状况统计分析 173
6.3.1 天气状况统计分析 173
6.3.2 室外空气温度分布特征 174
6.3.3 其他气象参数 175
6.4 屋顶内表面温度 176
6.4.1 特征温度分析 176
6.4.2 温度分布频谱及高温率 179
6.4.3 降温率特征分析 181
6.4.4 温度峰谷差衰减比 182
6.4.5 增温量特征分析 182
6.5 室内空气温度 184
6.5.1 不同测点处温度对比 184
6.5.2 不同高度温度分布特征 186
6.5.3 测试结果分析 187
6.6 屋面传热量分析 189
6.6.1 屋面构造及热工性能参数 189
6.6.2 传热量对比分析 189
6.6.3 传热量的降低效应 193
6.7 足尺寸建筑模式下等效热阻问题 194
6.7.1 等效热阻的含义 194
6.7.2 存在的问题 195
6.7.3 等效热阻的计算方法 196
6.7.4 计算结果及分析 197
6.8 温度的衰减效应分析 199
6.8.1 问题的提出及评价指标 199
6.8.2 计算结果及分析 199
6.9 本章小结 200
第7章 复合式种植屋面经济及环境效益分析 202
7.1 经济效益分析 202
7.1.1 投资成本分析 202
7.1.2 节能减排分析 205
7.2 环境效益分析 206
7.2.1 蓄积雨水及降低雨水污染分析 207
7.2.2 固碳释氧和净化空气分析 207
7.2.3 减碳效应分析 208
7.3 本章小结 209
第8章 种植屋面热性能预测模型 210
8.1 预测模型介绍 210
8.1.1 卷积神经网络 210
8.1.2 长短时记忆神经网络 213
8.1.3 麻雀搜索算法 215
8.2 SSA-CNN-LSTM 模型 216
8.3 预测模型构建及参数设置 218
8.3.1 数据获取 218
8.3.2 归一化处理 219
8.3.3 参数设定 219
8.3.4 误差评价指标 220
8.4 预测结果分析 221
8.4.1 全年预测结果分析 221
8.4.2 各季节预测结果分析 223
8.4.3 消融实验 227
8.4.4 与其他模型对比分析 228
8.5 相关性分析 229
8.6 本章小结 231
参考文献 233
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